穿孔旋流反应池功能性计算.docx
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穿孔旋流反应池功能性计算
穿孔旋流反应池
由若干方格(大于6格)组成,各格之间隔墙上沿池壁开孔,孔口上、下交错布置,水流沿池壁切线方向进入后形成旋流。
孔口起端流速0.6~1.0m/s,末端0.2~0.3/s,时间
P=Σ—ριω3(r24-r14)
P-每根旋转轴全部浆板所耗功率,W
n-同一旋转半径上浆板数
CD-阻力系数,CD=1.1
ω-旋转角速度,rad/s
r2r1-浆板外缘、内缘旋转半径,m
T=15~25min。
(1)适用条件:
水量变化较小的中,小水厂。
其特点是构造简单,造价较低和施工方便。
缺点是水量变动较大时,效果不能保证,且各格的竖向流速低,底部可能会积泥,可与平流式沉淀池或斜管沉淀池合建。
(2)设计要求:
穿孔旋流絮凝池的絮凝时间宜为15~25min。
进口处流速:
0.6~1.0m/s
出口处流速:
0.2~0.3m/s每格孔口应上下交错布置,穿孔旋流絮凝池每组絮凝池分格数不宜少于6。
(3)各格直径约150~200mm的穿孔排泥管,以便排泥和清洗。
(4)每格进、出水孔应靠近池壁布置,下孔应在积泥面以上,上孔应在最高水位以下0.05~0.1m,孔口高度可取为宽度的2倍或1.5倍。
(5)孔口水头损失:
4Q
——
πv
喷咀直径:
d=
h=ξ—v:
进水管出口或孔口流速,m/s
ξ:
局部阻力系数,进水管出口
ξ=1.0,孔口处ξ=1.06
h喷嘴=-—=0.92—=0.06v2
例题:
设计水量:
60m3/h,水厂自用水7%
t
(6)每格孔口流速:
T
V22
V12
v=v1+v2-v21+(—-1)—
t:
反应经历的时间;
T:
反应总时间;
v1、v2:
进、出口流速
注意:
共n格,第一格t为—,第二格t为—,…
进水管管径为200mm,为跌水混合,跌落高度0.8m,混合槽0.6m反应池型式为穿孔旋流反应池,分格数为6,絮凝时间T=20min,进口流速v1=1m/s(dg=150mm),出口流速v2=0.2m/s。
絮凝池的平面尺寸为:
QT60×1.07×20
有效容积:
W=—=——————=21.4m3
6060
单池容积:
W′=—=3.567≈3.6m3
池有效水深为H′=2.5m
测单池面积为:
f=—=—=1.44m2
单格为正方形,边长为1.2m
超高h=0.3m
污泥斗底为棱行,斗底平面为一正方形,边长0.2m,斗高h3=0.7m,则絮凝池总高度为:
H=h1+h2+h3=0.3+2.5+0.7=3.5m
2、孔口尺寸
(1)孔口布置
上部孔口顶距池顶0.5m;下部孔口孔底距池顶2.4m。
进水管在第一格池子的上部,孔口上、下对角交错布置。
(2)孔口流速
t′2
T
V22
V12
v=v1+v2-v21+(—-1)—
t′2
T
V22
V12
=v1+v2-v21+(—-1)—
nt
t′
0.04
1
=1.0+0.2-0.21+(—-1)—
nt
t′
=1.2-0.21+24×—
第一格至第二格孔口流速t′=t
6
1
V1-2=1.2-1+24×—=1.2-0.25=0.753m/s
第二格至第三格孔口流速t′=2t
同理可得:
V3-4=0.479m/s
V4-5=0.375m/s
V5-6=0.283m/s
(3)孔口过水面积
ƒ1-2=——=———=0.236m2
ƒ2-3=——=———=0.0297m2
ƒ3-4=——=———=0.0372m2
ƒ5-6=——=———=0.0659m2
ƒ出口=——=———=0.089m2
3、孔口尺寸
孔口高宽比为2,则各孔口尺寸为(宽×高)
一、二格间孔口:
110×220
二、三格间孔口:
120×240
四格间孔口:
140×280
三、五格间孔口:
150×300
四、六格间孔口:
180×360
出口格间孔口:
210×420
故各孔口实际面积为:
ƒ1-2′=0.11×0.22=0.0242m2
ƒ2-3′=0.12×0.24=0.0288m2
ƒ3-4′=0.14×0.28=0.0392m2
ƒ4-5′=0.15×0.3=0.045m2
ƒ5-6′=0.18×0.36=0.0648m2
ƒ出口=0.21×0.42=0.0882m2
各孔口实际流速为:
Q0.0178
V1-2=——=————=0.7355m/s
ƒ1-2′0.0212
V2-3′=0.618m/s
V3-4′=0.454m/s
V4-5′=0.396m/s
V5-6′=0.275m/s
V2′=0.202m/s
4)水头损失
沿程水头损失忽略不计
h=ξ—
12
∴h进水管=1.0×———=0.051m
2×9.81
0.6182
h1-2=1.06×———=0.029m
2×9.81
h2-3=0.021m
h3-4=0.011m
h4-5=0.008m
h5-6=0.004
h出口=0.002m
∴Σh0.051+0.029+0.021+0.011+0.008+0.004+0.002=0.126m
计算结果列于下表:
孔口位置
絮凝历时t
(min)
孔口流速
m/s
孔口面积
m2
孔口尺寸
mm
实际孔
口面积
㎡
实际速度v
m/s
水头损失h
m
进口处
0
1.00
0.0178
Dg=150
0.0177
1.00
0.051
一、二格间
T/6=3.33
0.753
0.0236
110×220
0.0242
0.735
0.029
二、三格间
2T/6=6.67
0.6
0.0297
120×240
0.0288
0.618
0.021
三、四格间
3T/6=10.00
0.479
0.0372
140×280
0.0392
0.454
0.011
四、五格间
4T/6=13.33
0.375
0.0475
150×300
0.045
0..396
0.008
五、六格间
5T/6=16.67
0.283
0.0629
180×360
0.0648
0.275
0.004
出口
T=20.00
0.2
0.089
210×420
0.0882
0.202
0.002
Σh=0.126
3、GT值
水温t=20℃计,μ=0.1020×10-3kg.s/m2
GT=32.08×60×20=38496(104-105之间)
Rh1000×0.126
4、排泥管G=——=————————=32.08(S-1)
60μT60×0.1020×103×20
dg=10mm
反应池出水经配水槽配水花墙进入斜管沉淀池。
反应池与沉淀池合建。
由多格竖井串联而成,每年竖井安装若干层网格或栅条。
各竖井之间的隔墙上,上、下交错开孔。
每个竖井网格数逐渐减少。
一般分3段控制。
前段:
密网、密栅
中段:
疏网、疏栅
末段:
不安装网、栅
(1)适用条件:
1)原水水温4.0~34.0℃,浊度25~2500度。
2)中,小型水厂。
3)适用于亲建也可用于旧池改造。
(2)设计要求
1)t:
10—150min。
2)一般分成6~18格,小型水厂不宜大于9格,分成三段,一、二段均为2.5~4.0min。
三段:
3.0~4.0min。
3)网可或栅条数前段多,中段少,末段可不放。
上下两层间距为60~70cm。
农村水厂可适当减少。
4)每格的竖向流速,前段和中段:
0.12~0.14m/s,末段:
0.1~0.14m/s
5)网格或栅条的外框尺寸等于每个池的净尺寸,前段栅条缝隙50mm,或网格孔眼为80×80mm,中段分别为80mm×80mm和100×100mm。
6)孔口交错布置,前段流速0.3~0.2m/s,中段0.2~0.15m/s,末段0.1~0.14m/s,孔口应处于淹没状态。
7)网孔或栅孔流速,前段0.25~0.30m/s,中段0.22~0.25m/s。
8)穿孔或单斗底排泥。
9)网格或栅条可用木料,扁钢、钢筋混凝土预制件等。
(12)G值
ρgh
G=——
μt1
当T=20℃时,μ=1×10-3Pa·s
1000×9.81×0.126
第一段 G1=———————=72.8(S-1)
1×10-3×231.14
1000×9.81×0.051
第二段 G2=———————=46.5(S-1)
1×10-3×231.14
1000×9.81×0.01
第三段 G3=———————=20.6(S-1)
1×10-3×231.14
Σ
——ρgh1000×9.81×0.01
G平=————=——————=89.09(S-1)
μt1×10-3×231.14
例题:
1、已知条件
设计水量Q=60m3/h(包括水厂自用水量)
平流式沉淀池组数n=1
排泥管兼放空管,其直接采用最小直径d=150mm
长宽比L:
B=12>4
长深比L:
H=15>10
2、设计计算
(1)沉淀池的设计水量Q
60
Q=——=0.017(m3/s)
3600
(2)池体尺寸
0.7BLH00.5
根据放空管直径公式d=————,以及已知条件L:
B=12,
t
L:
H=15,可计算出L
LL
0.7—L(—+0.1)0.5
1215
d=—————————
t
式中H0—池内平均水深,m,此处为H+0.1m;
t—放空时间,s,此处按0.35h计
由以上可得
①池长L=20.00m,取L=20.1m
②池宽B=20.1/12=1.68m,取B=1.7m
③池深H=20.1/15=1.34,取H=1.3m
(4)沉淀池容积W
W=B×L×H=1.7×20.1×1.3=44.4(m3)
(5)停留时间t
Wn44.4×1
t=—=———=0.74(h)
Q60
(6)池内平均水平流速V
L20.1
V=——=————=7.5(mm/s)
3.6t3.6×0.74
(7)进水穿孔墙
①沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水,墙长2.0m,墙高1.5m(有效水深1.4m,超高0.2m)。
②穿孔墙空洞总面积Ω
孔洞处流速采用V0=0.008m/s,则
Q60
Ω=——=————=0.21(m2)
3600V03600×0.08
③孔洞个数N
孔洞形状采用矩形,尺寸为15cm×18cm,则
Ω0.21
N=————=————=7.78≈8(个)
0.15×0.180.15×0.18
(8)出水渠
①采用薄壁堰出水,堰口应保持水平。
②出水渠宽度采用0.18m,则渠内水深
q2Q1
h=1.733—=1.733(——)2——
gb23600ngb2
601
=1.733(———)2————
3600×19.81×0.182
=0.17(m)
为保证自由溢水,出水渠的超高定为0.1m,则渠道深度为0.28m。
(9)排泥设施
由于水量较小,采用穿孔排泥,V形槽边与水平成53°,共设10个槽,槽高80cm,排
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